電力高度情報化を推進するネットワーク技術

特集

電力設備の運用高度化を支える情報制御新技術

電力高度情報化を推進するネットワーク技術

ComputerNetworktorPowerUtilitiestoAchieveAdvancedhformationProcessing

上杉万里夫*

野本正明* 西久保弘道**

永井英夫***

+W〟γ∠(プ亡ノ〔ヲゴ〟月-オ ル払ゞ〝〟カブ八丁りタ′7り〟ノ 〟g′て川官g(-ん∠Arオ∫カナ如′わ(ノ f才∼〟ぐ〃+V(脚才 異機種システム間

相互接続(OSり

運用部門 亡]

呂岩萱

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蘭

□

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WAN +AN

欄

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運用部門 ⊂コ⊂コ 【コ⊂コ ⊂コ⊂コ 口Dロロロ

雫『

凰

□

異部門間 高度情報活用

E圏

宗胃鮎

本店･支店

謂鮎

宗罵鮎

電気所 異事業所間 高度情報活用 注:略語説明 _{OS=opensystemslnterconnection)} WAN(広域伝送網) 電力での高度情報化を推進するネットワーク技術 近年のネットワーク技術の飛躍的発展により,この図に示すような電力会社での高度 情報化システムが実現できるようになった｡

電力全社で高度情報化を実現するには,LAN(構

内網),WAN(広域綱)およびOSI(Open

Systems

Interconnection)技術が要求される｡日立製作所で

は,ANSI(米国国家規格協会)のFDDI(Fiber

Dis-tributed

DataInterface),IEEE(米国電気電子学

会)802.3･802.5などの国際標準規格に準拠した各

種LAN製品,パケット交換機などの各種WAN製

品,異機種システム間接続であるOSI製品を準備し

ている｡

電力会社のネットワークは,電力設備の監視･制

御用と一般用とを分離し,WANは,本店･支店を相

互に結ぶWANと支店内の事業所間を接続する

WANとに分けて構築するのが効果的である｡本店

の大規模事業所では,構内網を基幹LANと支線

LANで階層的に構築するのが望ましい｡

このような技術と考え方を基本に,ネットワーク

を構築することにより,事業所や部門を横断した効

率的な高度情報化システムの構築が可能である｡

* 日立製作所人みか工場 ** 日立製作所電力事業部 *** 日克製作所情報事業本部

電力高度情報化を推進するネットワーク技術145

n

はじめに 電力会社では,近年のコンピュータおよびネットワー ク技術の飛躍的発展を背景に,社内および社外を含めた

高度情事良化の構想を立案し活発に推進しつつある｡この

構想は,電力会社の経営基盤である電力系続を運用･計

本 店 制御LAN 電力設備 運用部門 情報+AN ー蝦部門 全店大制御WAN 支 店 A 制御LAN 電力設備 運用部門 支店大制御WAN 変 電 所 制御LAN 電力設備 運用部門 全店大情報WAN 情報+AN 一般部門 支店大情報WAN 情報+AN 一般部門 支 店 B 電 力 所 図l電力会社におけるネットワークの基本構成 電力系 統設備の監視･制御はきわめて重要なため,それを行う運用部門の ネットワークは,その他の一般部門のネットワークとは別に構築す ると効果的である｡また,WANは全店大WANと支店大WANの階層構 成とする｡ 画･保守する部門だけでなく,経理･資材･人事･労務 各部門を含めた総合的なシステムである｡このようなシ ステムを構築するには,電力会社の組織が地域的に広範

囲に分散され,また多数の部門から構成されていること

から,それらの部門を相互に接続するネットワーク技術 が特に重要である｡

ここでは,電力会社の高度情事馴ヒの構築に必要な各種

ネットワーク技術の概要と,それに対応したR立製作所 の技術･製.甘-を紹介するとともに,近未来に向け構築す

る具体的なネットワークシステムの構築について提言す

る｡

8

電力会社におけるネットワークの基本構成

電力会社でのネットワークの基本構成例を図1に示

す｡電力会社の組織の特徴は,非常に数多くの事業所が 地域的に散在して存在していることである｡このため, 支店大の事業所どうしを支店大WANで接続し,本J占と 全支店とを全店大WANで接続するという階層構成のネ

ットワークが効果的であると考えられる｡一方,電力系

続設備の運転･監視･制御はきわめて重要なため,その ためのネットワークは,その他の一般のネットワークと

は別に構築することによI),高信頼な監視制御を実現す

ることができると考えられる｡

B

通信網

3,1同一構内の機器を相互に接続するLAN 本店･支店･電気所など,同一ビル同一構内の各種の 表l _{日立製作所の主なLAN製品群} 情報用LANから制御用LANまで,また伝送速度600Mビット/sの高速LANから4Mピット/sの一般LAN まで,用途に応じて最適なLANを採用できる｡ 製 品 名 称 伝送速度 (Mピット/s) 特 徴

マルチメディア高遠基幹LAN SuperLAN∑-600 600 _{マルチメディアの高速伝送を可能にする高速･大容量の光uN}

バックボーン+AN BN100 IOO _{国際標準FDDl準拠の高速大容量の光LAN}

トークンリングLAN _{TR4/16 4/16 国際標準IEEE802.5準拠の支線LAN}

CSMA/CDLAN CD10シリーズ 10 _{国際標準IEEE80Z.3およびイーサネット*∨.Z準拠の支線LAN}

マルチメディアノードシステム CX5500-MN 4 国際標準IEEE802.9のコンセプトを先取りした音声･データ統

合LAN(】VD-LAN)

統合マルチメディア基幹LAN Trunknet100 _{100 光ファイバニ重化の高速･高信頼LAN}

制御用基幹LAN Trunknet32 32 光ファイバニ重化の高信頼LAN計算機メモリ問のサイクリ

ック転写機能

制御用LAN _{/ノー∑Network川} 10 光ファイバ･同軸ケーブルニ重化の高信頼LAN計算機メモ

リ問のサイクリック転写機能

注:略語説明など _{FDDl(FiberDistributedData仙erface),】EEE(米国電気電子学会)}

lVD-LAN(lntegratedVoiceand D∂ta _LAN)

146 日立評論 VOL.了4 _No.2=粥2-2)

部門にある機器間を接続するにはLAN技術が利用され

る｡本店,支店,大容量発電所などでは大規模なLANネ ットワークの構築が必要であり,この場合,LAN自体を 階層構成にして構築するのが一般的である｡これを上位 から基幹LAN,支線LANと呼ぶ｡ LANは,当初メーカーごとに独自の方式が開発されて いたが,近年IEEE(米田電気電子学会)およびANSI(米 幽囚家規格協会)によって国際標準がかなり進んできて いる｡日立製作所はこの国際標準LANおよび高速･高信 頼･高機能な独自LANを開発し製品化している｡R立製 作所の主なLAN製品群を表lに示す｡基幹LANとして

ANSIのFDDI(Fiber Distributed _{DataInterface)に準}

拠したLAN製品(目立バックボーンLAN)を,そして支 線LANやフロアLANに最適なIEEE802.3やIEEE802.5 などに準拠したLAN製品を準備している｡また,回線の 二重化によって信頼性を上げるとともに,計算機聞の高 速なメモリ転写が可能なLANとしてTrunknet32や〃-∑ NetworklOを準備している｡さらには,マルチメディア 対応製品としてSuper LAN∑-600およびTrunknetlOO がある｡ このような製品を使ったLANの構築例を図2,3に,

また情報LANの構成例を図2に示す｡ビル問および各フ

ロア間に,基幹LANとして日立バックボーンネットワー クBNlOOを採用し,各フロアには支線LANとして口立

CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithColli-本館 ⊂) ⊂〕 CDlOシリーズ+AN トークンリングLAN 〔⊃ 別館 CDlOシリーズLAN 卜一クンリングLAN BNlOO 図2 情報LANの構成例 ビル問および各フロア問に日立バ ックボーンネットワークBN100を採用し,各フロアには日立CSMA/

CD(C∂rrierSense Mu】tiple Accesswith _{Collision)LANや日立トーク}

ンリングLANを置いてBN柑0と接続し,任意の機器どうしの接続を 可能としている｡ sion)LANや日立トークンリングLANを置いてBNlOO と接続し,任意の機器間接続を可能としている｡制御 LANの構成例を図3に示す｡/J-∑NetworklOにより,分 散配置された前置計算機(変電所からのデータを受信)と 主計貸株および系統盤出力ドライバを相互に接続し,高 信頼･高応答性のシステムを実現している｡ 以_卜現在のLAN技術について述べたが,将来的には IEEEが802.9として標準化を進めている音声とデータを

統合して,伝送可能なLANであるIEEE802.9準拠のⅠVD-LAN(Integrated Voice _and Data _{LAN)の採用も進ん}

で行くものと考えられる｡日立製作所ではこのコンセプ

トを先取りした製品として,｢マルチメディアノードシス テムCX5500-MN+を発表済みである｡ 3.2 _{遠方に離れた事業所の機器を相互に接続するWAN} WANには,一般に専用線･パケット交換網･回線交 換網･ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork)な

どがある｡日立製作所は表2に示すように,多重化装置

やパケット交換機装置など豊富なWAN製品を用意し, そのニーズにこたえている｡ 将来的には,音声･データ統合広域綱としてISDNが

採用されていくものと考えられる｡したがって,将来の

電力会社のネットワークは,前述したⅠVDrLANとISDN-WANによって構成されるものと考えられる｡

巴

通信プロトコル

プロトコルは,当初各メーカーが独自のネットワーク アーキテクチャを開発し採用していたが,最近ではアメ

リカ国防総省によって提案されたTCP/IP(Transmis-sionControIProtocol/InternetProtocol)が世界で広く

系統盤

主言嘗機雷誓言宍1

系統盤出力 ドライバ B 主計算機 A /い∑ Netvゾ0rklO LAN 前置計算機 A 図3 制御LANの構成例 前置計算機 B 〟-∑Network】OLANにより,分散配 置された前置計算機(変電所からのデータを受信)と主計算機およ び系統盤ドライバとを接続し,高信頼･高応答性のシステムを実現 している｡

電力高度情報化を推進するネットワーク技術 147 表2 主なWAN製品群 多重化装置やパケット交換機など,豊 富なWAN製品を用意している｡ No. _製 品 名 概 略 l マルチメディア多重化装置 ●HITMUX ●高速ディジタル回線にデー 夕,音声,画像をマルチメ デイアで多重化 2 パケット交換機装置 ●高性能パケット交換 30′000パケット/s,局 l.5Mビット/s高速デイジ ●HIPANET _クル接続 (PS500) ●ビルディングブロック方式 ●高度なネットワーク管理 ●CC什TX.25(76),(80) 3 ディジタルPBX ●CXシリーズ CX5000 CX2000 ●音声･データ複合化 ●広域･構内ネットワーク機 能 ●OA機能 ●小形,省エネルギー化 4 _モデム ●】9.2kビット/s ●9.6kビット/s 4.8kビット/s 2.4kビット/s ●マルチプレクサ 注:略語説明 _{HITMUX(日立マルチメディア多重化装置)} HIPANET(HitachiPacketswitctingNetworkSystem) CC汀T(国際電信電話委員会) 表3 日立製作所の主なプロトコル製品 _{TCP/lPやOSlによ} り,マルチベンダの各種機器から構成されたオープンシステムに容 易に対応可能である｡ プロトコル 名称 概 要 HNA 日立製作所独自のプロトコル 効率的で高レ スポンスのネットワークアーキテクチャ TCP/lP 世界汎(はん)用プロトコル 〕NIXOSどうしでの通信が可能 FTP(ファイル転送),SMTP(電子メール)など OSl 世界標準プロトコル FTAM(ファイル転送),MOT】S(電子メール)な ど 注:略語説明 HNA(HitachiNetworkArchitecture),TCP/lP(TransmissionControI Protocol/lnternetProtocoり,OSl(OpenSystemslnterconnection), HNS(NetworkFile System),SMTP(Simple MailTr∂nSfer

Proto-coり,FTP(FileTransfer Protocol),FTAM(FileTransferAccess Method),MOTIS(MessageOrientedTexthterchangeSystem), TP(Transaction Protocol) 採用されている｡また最近では,ISO(国際標準化機構)に よって異機種システム間接続のためのOSIが他界標準プ ロトコルとしてほぼ規格化されている｡R二!)二製作所も 表3にホすとおり各種プロトコル製.冒.を提供している｡ せっかく各種の機器をLANやWANで接続しても,そ

恩

OSl プロトコル の世界 情報伝送不可

恩 盈

⊂】 LANまたは WAN TCP/lP フロロトコル の世界 注:略語説明 _{×NA(X社のNetworkArchitecture)} 図4 _{同一LAN(またはWAN)に異なるプロトコルが存在する} 場合の制約 配線の共用が可能となったものの,異なるプロト コルを装備した機器間では,相互に情報の伝送を行うことができな い｡ の通信プロトコルが機器間で同一でなし-と過信すること ができない｡図4にあるように,同一一のLANやWANに 各種の計算機やワークステーション,パーソナルコンピ ュータ(以ド,パソコンと略す｡)などが接続されていて

も,ⅩNA(メーカー独自プロトコル)･OSI･TCP/IPな

どのプロトコルが混在すると,同一プロトコルを持った 機器間での通信はむろん吋能であるが,異なるプロトコ ルの世界の機器間では通信ができないこととなる(ただ

し,この場合でも通信ケーブルを共有化し,雪印を削減

したという効果は認められるので,かなりの意義はあ る)｡この場合,中間にプロトコル変換を行うゲートウェ イを設置する必要がある｡

近年,マルチベンダの機器を導人してネットワー▲クシ

ステムを構築する￣〟｢玩にあるが,この際標準のプロトコ

ルを=+tこ通に搭載して,異機種システム間での通信を￣･･r能 とする必要がある｡このような標準プロトコルとして, ISOが制定したOSIが抹臼されており,今後標準として 広く採刷されていくものと考える｡口立製作所は,規格 化が完了したOSI機能についてはすでに製品化してお り,今後さらに規格が整備されるに伴い,順次製品をリ リースしていく計画である｡ 一方,制御糊にOSIを使う場合は特別の注意が必要で ある｡OSIは,広い応用形態(分野)やネットワーク形態を カバーする壮人な体系であり,実際に遠州する際には, 多数の規格から必要なものだけを選択し実装して便川す る｡この道択した規則を実装規約と呼ぶ｡自助給電シス

テムや制御所システムの計算機どうしが情報を交換し合

148 日立評論 VOL.74 _No.2(1992-2) いながら,電力系続を監視･制御するようなシステムを

構築するための実装規約は,け方の制御所の計算機で人

力した遮断器の状態の変化情報を,高速に相手の制御所

の計算機に伝送することができるものにすることが蚕要 本店 (ケット 交換機

恩盛

盈

通信サーバ CDlO シリーズ LAN 支店B WAN (パケット 交換網) パケット 交換機 通信サーバ

恩

トークンリングLAN 支店A 通信サーバ パケット交換機 CDlOシリーズ

恩

恩+AN

図5 _{LAN-WAN接続例} 通信サーバによってLANとWANを接 続している｡通信サーバは両者のプロトコルの変換の役割を果たし ている｡ ｢--■ 一 -●■-..■ -+ N A ■+ 艮 +十TT 土日 LAN ハイブリッドシステム CDlOシリーズ+AN 汎(はん)用計算機 主計算機 A 制御LAN 主計算機 B 系統盤 ノノー∑Netvィ0rklO 前置計算機 A 前置計算機 B ■■一--J である｡このため,OSIは比較的重い通信プロトコルであ るので,場合によってはOSIの7層の規定の一部を省略

することにより,情報伝送の高速化を実現することが考

えられる｡現在,ノルウェーでOSIが実用化されている が,5層(トランスポート層)の一部およびセッション層 の全部を省略することにより,この高速性を実現してい る｡

8

_{LAN-WAN,制御LAN一情報LANの接続}

LANとWANを相互に接続する場合の具体例を図5 に示す｡一般に電力会社では,WANとして専用線とパケ ット交換網が構築されている｡したがって,LANに通信

サーバを接続しそれをパケット交換機やモデムに接続

し,相手方の通信サーバを経由して相手方のLANに接続 された機器と通信を行うことになる｡このとき,通信サー バは両者のプロトコル変換の役割も果たすことになる｡

制御LAN-情報LANの接続する場合の具体例を図6

に示す｡同図の例では,主計算機(制御用計算機)と汎(は ん)肘計算機を導入し両者を接続することにより,制御用 計算機で収集した電力系統運用データを汎用計算機に伝 送して格納し,本館･別館にある任意の機器から参照お よび利用を可能としている｡また,情報LANを汎用計算

機を介して制御LANと接続することにより,情報LAN

が制御系に影響を与えないようにしている｡日立製作所

では,このように制御用計算機と汎用計算機とを組み合 わせたシステムをハイブリッドシステムとして製品化 本館 ⊂) l L__+ CDlOシリーズ+AN トーーーーーー情報LAN接続図 BNlOO ⊂】 別館 〔⊃ 拡大一凶 ノ / / 図6 情報LANと制御LANの接続例 主計算機(制御用計算磯)と汎用計算機を導入し,両者を接続することによって,制御用計 算機で得たデータを汎用計算機に格納し,本館･別館にある任意の機器から参照および利用を可能としている｡また,情報LAN系が制 御系に影響を与えないようにしている｡

電力高度情報化を推進するネットワーク技術 149

し,電力会社の高度情報化のための要素技術の一つとし

ている｡

8

高度情報化システム構築への提言

電力会社での高度情報化システム構築への提言を図7

に示す｡運用部門では,本J占の中央給電指令所および支店

本店 情報 LAN +AN 制御 LAN の地方給電所に自動給電システムを設置している｡これ らのシステムはいずれも巨大な一つの電力系統の一部を

監視制御するが,これまで相互のシステム間では,単に情

報の交換や記録の収集が行われているだけであり,制御 に関してはまだ人間系による電話連絡が小心であった｡ 一方,電気を供給する電力系統は前述したように一つの 計画部門 保守部門

盈

_盈

､-､ 汎用 計算機 _{運用部門(中央給電指令所)} 主計算機 前置 計算機 全店大制御WAN 支店A 情報 LAN LAN 制御 +AN

し

計画部門 _保守部門

盈

_盈

汎用 _運用部門 計算機 _{(地方給電所)} 自動給電 システム 支店B 情報 LAN +AN 制御 LAN 全店大情報WAN 計画部門 _保守部門

盈

_盈

汎用 計算機 _{運用部門(地方給電所)} 自動給電 システム 電力所B 電 保守部門

鮎

′′-′′

支店A管理範囲 支店B管王里範囲 電力系統 図7 高度情報化システムヘの提言 _{LAN,WAN,OSlなどの技術を駆使した電力会社に適した構} 成例を示す｡

150 日立評論 〉OL,74 _No.2(1992-2)

巨大なシステムであり,ある支店の管理範囲で起きた電

力事故が即座にその他の支店の管理範囲にも影響を与え

る｡その道に,その他の支店で適切な電力系統の構成変

更をタイミングよく行うことにより,元の制御所管理範 囲での停電を回避した-),早期に回復したりすることも ￣叶能である｡このためには,両支店の給電所間での榊_斤 連絡を密接に,しかも高速に行う必要がある｡このシス テム例では,両支店の異機種から成る自動給電システム をOSIによって相互に接続しているので,計算機どうし

が両二接,相互にオンライン情報を交換し連絡し合いなが

ら電力系統を制御するようにすることができる｡

また,電力系統設備の保守作業については,電力所の

保守部門は変圧器･吋線などの設備の保守作業をワーク ステーション上でlソニ案して,WANを経由して支店の計 画部門に申し込む｡計両部門では種々の電力所から

WAN経由で伝送された多数の保守作業中し込みをワー

クステーション上で集約し,本店の計画部門の調整が必

要な作業は,WANを経由して本店に伝送する｡支J古内の

計画部門で処理可能な作業に関しては,そのおのおのに

対し,その実施Hとそのための電力系統の接続構成を決

定する｡本店の計画部門で調整され決定された内容も, また支店に伝送されてくる｡これらをWANを通して各 電力所のワークステーションに伝送する｡一￣ガ,運用部

門は計画部門が￣巾二てた計画を情報LAN経由で受領し,そ

の計画に従い自動給電システムによって作業当日に該当 設備を手順を踏んで遠方制御で停電させる｡これを受け て,イ呆守作業が保守部門によって開始されることになる｡ これにより,保守部門･計匝l部門･遅J¶部門を一体とし

た業務の運用が可能となり,業務の飛躍的l占J上を図るこ

とができると思われる｡ さらには,運用部門の自動給電システムによって収集 された需給実績や電力事故実績などのオンラインデータ は,汎用計算機に送られ蓄積される｡このデータは,他 の部門さらには他の支店や本店のワークステーションや パソコンからLANを経由しオンラインで参照できる｡ま た,計画部門が行う今後の電力系統設備増強計画や,保

守部門が行う今後の保守作業計画時は,汎用計算機から

自ワークステーションに過去の実績データをLANを経 由してダウンロードし分析を行い,計画に反映させる｡ この結果を碁に幹部への報告書を,ダウンロードしたデ

ータを折り交ぜながら作成することも吋能である｡

月

おわりに

電力会社の高度情報化ネットワーク技術,特にLAN,

WANおよびOSIについて,その概要とR.束製品につい

て黄門介するとともに,高度情事糾ヒシステム構築につき提

言した｡計算機およびネットワーク技術は近年加速度的

な進歩を遂げており,電力会社で高度情報化システムを

実現する環境は整いつつあると考える｡

社会は高度情報化への動きをますます加速しつつあ

り,それを支える電気を供給する電力全社の責務はこれ までにもまして重くなりつつある｡ナ左足した高信頼な電 気を供給するためにも,また電力会社自身が内部で高度

情報化を推進し,よりいっそう社会へ貢献するためにも,

口立製作所はメーカーとして今後も技術革新に努め,よ

り良いシステムの構築とネットワーク技術の発展を推進

する考えである｡ 参考文献 1)森田,外:竜ノJ系統分野における計算機システム,日立評 論,70,5,453∼460(昭63-5) 2)斎藤,外:OSIの実現とその課題,情報処理,29,9, 1023-1031(1988-9) 3)鈴木,外:OSIの標準化動】;り,電子情報通信学会誌,72, 5,531∼537(1989-5) 4)′ト林,外:情報通信ネットワーク,電気学会誌,109,2, 93∼98(1989-2) 5)関西電力:閃電新NCマスタープラン,電気新聞,(4)ペー ジ(199二卜9-27) 6)電気共同研究会:竜ノJ流通設備の運用･保守の新展開, 電気共桐研究,46,5(1990-12) 7)電気共同研究会:電力用通信の技術動向,電気共同研究, 43,1(1987-8) 8)Jan Hegge,etal.:TheEIcomutilityCommunication

Concept,Transactions on Power Systems,Vol.6,

No.4,November1991,p.1411-1417

9)永井,外:口立企業情報ネットワーク``pLANET''11立